TEMA I. CONTENIDO: Introducción a los automatismos. Controlador Lógico Programable (PLC)

TEMA I.

CONTENIDO:

Introducción a los automatismos. Controlador Lógico Programable (PLC)Breve Historia. Clasificación de sistemas y señales.Lógica cableada vs. Programada. Ventajas y desventajas.

20/04/23 1Asig. PLC - Prof. José Borjas

Componentes de un lazo Componentes de un lazo automático de controlautomático de control

PROCESO

ALARMA

SALIDA

TRANSMISOR

REGISTRADOR INDICADOR

Controlador

PUNTO DE OPERACIÓN (CONSIGNA)

ENTRADA

AGENTE

PERTURBACION

ELEMENTO FINAL DE CONTROL


Componentes de un lazo Componentes de un lazo automático de controlautomático de control


Autómatas programablesAutómatas programablesDispositivos programables orientados a implementar funciones lógicas y secuenciales conectados a un proceso

•CPU

•Comunicaciones

•Tarjetas I/O

•Alimentación


Desarrollo histórico de los PLC..- Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick Morley.

.- En 1969, el primer controlador programable entro al mercado en la industria automotriz. La empresa Bedford Associates (Bedford, MA) propuso un sistema al que llamó Modular Digital Controller o MODICON. El MODICON 084 fue el primer PLC producido comercialmente

.- En 1974 – 1975. El desarrollo de los microprocesadores incremento el poder de los PLC. Operaciones aritmeticas. Manipulación de datos. Unidades de programación con CRTs. Lenguajes de programación.


Desarrollo histórico de los PLC.

.- La habilidad de comunicación entre ellos apareció aproximadamente en el año 1973. El primer sistema que lo hacía fue el Modbus de Modicon

.- En 1976 – 1979. En esta etapa se tuvieron mejoras en: Manejo de memoria, control de posicionamiento, manejo de señales analogicas, I/O remotas, mejoras en el software.

.- En los años 80 se intentó estandarizar la comunicación entre PLCs.

.- En los años 90 se introdujeron nuevos protocolos y se mejoraron algunos anteriores. El estándar IEC 1131-3 intentó combinar los lenguajes de programación de los PLC en un solo estándar internacional.


Desarrollo histórico de los PLC.

.- Hoy en día, los PLC's no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales los controladores proporcional integral derivativo (PID).

.- Los PLC's actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de control distribuido.

.


Funciones que puede realizar un PLC.

.- Remplazar sistemas de control.

.- Remplaza timer y contadores electromecanicos..- Realiza operaciones de comparación..- Realiza operaciones matematicas complejas..- Remplaza controladores analogicos..- Realiza diagnosticos de fallas..- Realiza autodiagnostico del hardware..- Realiza manejo de información..- Monitoreo y supervisión de procesos..- Control de alarmas.

- - - 20/04/23 9Asig. PLC - Prof. José Borjas

VentajasMenor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:

No es necesario dibujar el esquema de contactos No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande. La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos. Mínimo espacio de ocupación. Menor coste de mano de obra de la instalación. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías. Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo cableado. Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción.


InconvenientesComo inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades ya se encargan de dicho adiestramiento.

El coste inicial también puede ser un inconveniente.


Sistemas de eventos discretosSistemas de eventos discretosMuchos procesos no son continuosSus variables solo admiten un número

finito de valoresLos valores de las variables no cambian

de forma continua en el tiempo, sino en instantes determinados.

Problemas de control lógicos y secuenciales


ALGUNOS TIPOS DE SEÑALES

Señales Análogas

Señales Discretas


Estados discretosEstados discretos

Motor:

En marcha o parado

Depósito:

Con líquido o vacio

Válvula:

Abierta o cerrada


InstrumentaciónInstrumentación

Circuito cerrado

Circuito abierto

Detector de nivel mínimo: cuando el nivel desciende del valor mínimo se activa / o desactiva la señal del sensor



Proceso

PS

TS

Termostato: Cuando la temperatura supera un límite se activa/desactiva el sensor

Presostato



Detector de presencia

Emisor

Receptor

Final de carrera



Válvula on/off

Electroválvula

Arrancador de motor

~


Sistemas combinacionalesSistemas combinacionales

Asociados a alarmas o lógicas de operación

Las respuestas dependen solo de las entradas a través de las funciones lógicas Y, O, NO

SI ( condiciones lógicas ) ENTONCES ( acciones)


Lógica combinacionalLógica combinacionalAND 1 0

1 1 0

0 0 0

OR 1 0

1 1 1

0 1 0

NOT 1 0

0 1A.B AND

A+B OR

A NOTBAB.A

B.A)BA(

Leyes de

Morgan


Puertas lógicasPuertas lógicas

&A

B

1A

B

A.B

A+B

1A A

Nomenclatura DIN

Las expresiones lógicas pueden asimilarse a circuitos eléctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a presencia o ausencia de señal y la conclusión se expresa en términos de la señal de salida


Circuitos lógicosCircuitos lógicos

& 1

B

C (C+B).A

1&

A

B

D&

C

A.B + C.D

1A A


Diagramas de contactosDiagramas de contactos

Contacto normalmente abierto

Contacto normalmente cerrado

Las expresiones lógicas pueden asimilarse a circuitos eléctricos en que las condiciones cierto o falso corresponden a contactos cerrados o abiertos y la conclusión se expresa en términos de circula corriente o no


Diagramas de contactosDiagramas de contactosA

A

B

B

A.B

A+B

La lampara se enciende si A y B están cerrados

La lampara se enciende si A ó B están cerrados


Diagramas de contactosDiagramas de contactos

A

B

C D

+ -

Función lógica: (A+B).C. D


RelésRelésDispositivo que permite implementar acciones lógicas y actuar sobre elementos físicos

~Carga

S1

S2

SI (S1= cerrado y S2= cerrado)

ENTONCES carga activada

bobina


Diagrama de contactosDiagrama de contactosbobina de relé

S1 S2

X1

Pulsador normalmente abierto

Pulsador normalmente cerrado

S1 ó S2 no tienen por que ser contactos, sino cualquier otro elemento: temporizadores, contadores, pulsadores, etc. que de una señal lógica 0 - 1

+ -


EjemploEjemplo

M~

relé

S1 P1

X1

+-

S1P1

X1

X1 X2

X2

S2

S2

La botella debe detenerse al final de la cinta y recibir la dosis de producto


Logica Cableada o a relé. Ejm. Control de la puerta de un garage.


Logica Programada. Ejm. Control de la puerta de un garage.


Lógica cableada vs lógica programada.

LOGICA CABLEADA (Lógica a relé)..- Se refiere a el control de equipos o sistemas a través de la conexión de dispositivos lógicos como, contactores, relés , push buttons, etc..- Este término describe los extensos paneles de control a relés que existían o existen antes de la era de los PLCs..- Lógica cableada es fija y puede ser alterada solo con el recableado de los relés en el panel de control.

El PLC ( Lógica programada) utiliza un lenguaje de programación que monitorea las entradas de los dispositivos lógicos, toma decisiones lógicas, y activa o desactiva los dispositivos de salida. .- El cambio en las condiciones o decisiones lógicas se realiza modificando el programa que el PLC ejecuta. No es necesario cambiar las interconexiones entre los dispositivos.

31Asig. PLC - Prof. José Borjas

Procesos SecuencialesProcesos Secuenciales

AB

Descarga

Sucesión de etapas de operación con acciones específicas y condiciones de transición entre ellas

1 Espera 2 Carga 3 Operación 4 Descarga

M


Grafos de transición de estados

A BM

1

2

3

4

Arranque

Tanque lleno

Operación terminada

Tanque vacio

Estados

Transiciones

Espera

Carga

Operación

Descarga


TEMA II.

CONTENIDO:Estructura Física de los PLC.Arquitectura interna. Fuente. CPU. Tarjetas I/O. Comunicación. Tarjetas específicas.Modos de funcionamiento: Cíclico, Por interrupciones. Introducción a los controladores S7 de Siemens.


Estructura Física de los PLC:

1.- Autómatas Compactos.



1.- Autómatas Semimodulares.



1.- Autómatas modulares.


Controladores Lógicos Programables . Prof. José Borjas 20/04/23 42Asig. PLC - Prof. José Borjas

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Modulos o tarjetas de Entrada/Salida (I/O).

Realizan las siguientes funciones basicas:

1.- Terminales de conexión.

2.- Acondicionamiento de las señales.

3.- Aislamiento.

4.- Indicación.


Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 321; DI 16 DC 24 V


Esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322; DO 16 DC 24 V/0,5 A


Fuente de Alimentación.

Función: Adapta la tensión de red de 120/220 volt. a la de funcionamiento de los circuitos electrónicos internos del PLC.

Esquema de principio de PS 307; 5 A


Ejecución cíclica de programas


Ejecución del programa controlada por alarmas


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